一種摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻鈮納米氧化鎢的制備方法，其特點(diǎn)是將濃度為0.2～0.3mol/L的六氯化鎢溶液4～10份，置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水12～20份，攪拌使其充分溶解；在上述溶液中加入濃度為0.05～0.1mol/L的五氯化鈮乙醇溶液1～10份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再將濃度為2～4mol/L的鹽酸溶液1～5份和濃度為0.4～0.5mol/L的硫酸銨溶液28～35份，加入上述聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，攪拌0.5～1h；將聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封，置于程序烘箱中，升溫和降溫速率分別為1～2℃/min，在溫度為150～200℃的水熱處理24～48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于溫度80～100℃烘箱中干燥24～48h，獲得摻鈮納米氧化鎢。
【專利說明】一種摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法，屬于無機(jī)功能材料的制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鎢是一個被廣泛研究的過渡金屬氧化物，因?yàn)樗哂歇?dú)特的性質(zhì)，，在電變色器件、傳感器、分離材料等方面得到廣泛應(yīng)用，倍受人們關(guān)注。近年來，納米粒子的合成方面已取得重大的進(jìn)展，研究的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到各向異性納米粒子的研究上，各向異性納米粒子可以根據(jù)需要而進(jìn)行排列和功能化，特別是一維過渡金屬氧化物納米材料具有特殊的光學(xué)、磁學(xué)和電子學(xué)特性，也受到人們的關(guān)注。將過渡金屬離子引入骨架結(jié)構(gòu)材料中，對材料進(jìn)行改性，使其性能更優(yōu)，是目前對材料進(jìn)行改性研究的熱點(diǎn):將金屬離子引入氧化鎢中，對原材料本身的一些性能有極大的影響，如采用水熱法將過渡金屬鑰摻雜制備氧化鎢納米棒，隨著鑰摻雜量增加其熒光發(fā)射峰減弱(詳見曹廣勝，俞慶森，董喜貴等，無機(jī)材料學(xué)報，2005，4 (20) 815~820);采用固相燒結(jié)法將Tb2O5摻雜入WO3陶瓷中，研究其高溫?zé)嵝阅?，發(fā)現(xiàn)一種新的熱電效應(yīng)(詳見羊新勝，陳敏，王豫，物理學(xué)報，2003，52 (6):1545-1548)。如果將一維納米氧化鎢進(jìn)行摻雜，期望其缺陷結(jié)構(gòu)與摻雜原子的相互作用和改性，納米氧化鎢將表現(xiàn)出特異的物理化學(xué)性質(zhì)，必將得到新的和重要的用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而開發(fā)的一種摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法，其特點(diǎn)是將過渡金屬離子鈮引入WO6八面體結(jié)構(gòu)中，使整個八面結(jié)構(gòu)具有較大比表面積、并且改變納米氧化鎢內(nèi)部電子的排列、空穴和缺陷的變化，從而改變納米氧化鎢對紫外光吸收性能。
[0004]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
[0005]摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法包括以下步驟:
[0006](I)將濃度為0.2~0.3mol/L的六氯化鎢溶液4~10份，優(yōu)選為6~8份，置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入的二次蒸餾水12~20份，優(yōu)選為12~15份，攪拌使其充分溶解；
[0007](2)在上述溶液中加入濃度為0.05~0.lmol/L的五氯化鈮乙醇溶液I~10份，優(yōu)選為4~8份，繼續(xù)攪拌，充分混合；
[0008](3)將濃度為2~4mol/L的鹽酸溶液I~5份，優(yōu)選為2~3份，和濃度為0.4~
0.5mol/L的硫酸銨溶液28~35份，優(yōu)選為28~33份，加入上述聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，攪祥0.5~Ih ;
[0009]4)將聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封，置于程序烘箱中，升溫和降溫速率分別為I~2/C /min在溫度150~200、°C優(yōu)選為170~V 180°C的水熱處理24~48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于溫度80~100°C烘箱中干燥24~48h，獲得鈮摻雜氧化鎢納米材料。
[0010]結(jié)果表征與性能測試
[0011]1、采用Y-4Q型X射線衍射儀(XRD)對實(shí)施例1的物相進(jìn)行分析，結(jié)果詳見圖1所
/Jn o
[0012]結(jié)果顯示產(chǎn)品的XRD衍射譜與標(biāo)準(zhǔn)卡JCPDS33-1387相符，產(chǎn)品為六方晶體結(jié)型的WO3,從圖可看出，在不同水熱反應(yīng)溫度，(001)晶面衍射峰較強(qiáng)，為晶體生長的方向。
[0013]2、采用X-650型J型熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能量散射譜(EDS)對實(shí)施例2獲得樣品的微觀形貌和化學(xué)組成進(jìn)行分析，結(jié)果詳見圖2和圖3由圖2可知Nb摻雜氧化鎢樣品的形貌為納米纖維狀，尺寸約為50nm ;由圖3可知樣品中僅含有W、0及Nb三種元素。
[0014]3、采用PE公司Lambda850型紫外可見光光度計對實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得樣品的紫外吸收譜，結(jié)果詳見圖4所示。
[0015]由圖4所知，將過渡金屬Nb摻入氧化鎢晶體結(jié)構(gòu)中引起內(nèi)部電子的排列，空穴，缺陷的變化，從而顯著的提高Nb摻入氧化鎢對紫外光的吸收能力。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種摻鈮納米氧化鎢的制備方法，獲得的納米氧化鎢纖維的尺寸為50nm。通過摻雜過渡金屬鈮的顯著提高納米氧化鎢對紫外光的吸收能力。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得產(chǎn)品的XRD圖譜；
[0019]圖2實(shí)施例2獲得產(chǎn)品的SEM圖
[0020]圖3實(shí)施例2獲得樣品的EDS圖
[0021 ] 圖4實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得產(chǎn)品的紫外光譜
具體實(shí)施方案
[0022]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只對于本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0023]實(shí)施例1
[0024]將濃度為0.25mol/L的六氯化鎢溶液8份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水15份，攪拌使其充分溶解，再加入3mol/L的鹽酸溶液3份及0.5mol/L硫酸銨溶液30份，攪拌0.5h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min,在溫度170°C水熱處理24h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于80°C烘箱中干燥48h，獲得納米氧化鎢材料。
[0025]實(shí)施例2
[0026]將濃度為0.2mol/L的六氯化鎢溶液8份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水14份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.07mol/L的五氯化鈮乙醇溶液7份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的鹽酸溶液3份及0.5mol/L硫酸銨溶液30份，攪拌0.5h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度170°C水熱處理24h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于溫度80°C烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0027]實(shí)施例3
[0028]將濃度為0.25mol/L的六氯化鎢溶液7份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水13份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.09mol/L的五氯化鈮乙醇溶液8份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入2mol/L的鹽酸溶液5份及0.5mol/L硫酸銨溶液31份，攪拌lh，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度180°C水熱處理24h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于80°C烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0029]實(shí)施例4
[0030]將濃度為0.2mol/L的六氯化鎢溶液10份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水12份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.08mol/L的五氯化鈮乙醇溶液8份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入2mol/L的鹽酸溶液4份及0.5mol/L硫酸銨溶液28份，攪拌0.75h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度170°C水熱處理30h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于80°C烘箱中干燥36h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0031]實(shí)施例5
[0032]將濃度為0.3mol/L的六氯化鎢溶液6份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水15份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.lmol/L的五氯化鈮乙醇溶液6份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入4mol/L的鹽酸溶液5份及0.5mol/L硫酸銨溶液32份，攪拌lh，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度170°C水熱處理30h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于80°C烘箱中干燥30h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0033]實(shí)施例6
[0034]將濃度為0.27mol/L的六氯化鎢溶液9份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水16份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.06mol/L的五氯化鈮乙醇溶液5份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的鹽酸溶液3份及0.5mol/L硫酸銨溶液28份，攪拌0.75h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度180°C水熱處理36h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于90°C烘箱中干燥30h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0035]實(shí)施例7
[0036]將濃度為0.24mol/L的六氯化鎢溶液1份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水11份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.05mol/L的五氯化鉭乙醇溶液7份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入2mol/L的鹽酸溶液5份及0.5mol/L硫酸銨溶液35份，攪拌0.5h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度170°C水熱處理48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于10(TC烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0037]實(shí)施例8`[0038]將濃度為0.3mol/L的六氯化鎢溶液4份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水10份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.05mol/L的五氯化鈮乙醇溶液1份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入4mol/L的鹽酸溶液1份及0.4mol/L硫酸銨溶液31份，攪拌0.5h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為2°C /min，在溫度180°C水熱處理30h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于90烘。C箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0039]實(shí)施例9
[0040]將濃度為0.25mol/L的六氯化鎢溶液10份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水14份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.07mol/L的五氯化鈮乙醇溶液7份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的鹽酸溶液3份及0.5mol/L硫酸銨溶液25份，攪拌0.75h，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度190°C水熱處理30h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于10(TC烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0041]實(shí)施例10
[0042]將濃度為0.23mol/L的六氯化鎢溶液8份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水18份，攪拌使其充分溶 解，加入濃度為0.05mol/L的五氯化鈮乙醇溶液9份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的鹽酸溶液3份及0.5mol/L硫酸銨溶液35份，攪拌lh，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度150°C水熱處理48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于80°C烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0043]實(shí)施例11
[0044]將濃度為0.26mol/L的六氯化鎢溶液1份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水13份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.07mol/L的五氯化鈮乙醇溶液8份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的鹽酸溶液4份及0.5mol/L硫酸銨溶液30份，攪拌lh，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度170°C水熱處理48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于100°C烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0045]實(shí)施例12
[0046]將濃度為0.3mol/L的六氯化鎢溶液8份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水15份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.08mol/L的五氯化鉭乙醇溶液8份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入4mol/L的鹽酸溶液3份及0.5mol/L硫酸銨溶液33份，攪拌lh，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度200°C水熱處理48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于100°C烘箱中干燥24h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
[0047]實(shí)施例13
[0048]將濃度為0.21mol/L的六氯化鎢溶液9份置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水18份，攪拌使其充分溶解，加入濃度為0.07mol/L的五氯化鈮乙醇溶液7份，繼續(xù)攪拌，充分混合；再向上述溶液中加入3mol/L的鹽酸溶液4份及0.5mol/L硫酸銨溶液28份，攪拌lh，密封聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于程序烘箱中，設(shè)置升溫和降溫速率為1°C /min，在溫度175°C水熱處理24h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于100°C烘箱中干燥24h， 獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
【權(quán)利要求】
1.一種摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法，其特征在于該包括以下步驟: (1)將濃度為0.2~0.3mol/L的六氯化鎢溶液4~10份，置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水12~20份，攪拌使其充分溶解； (2)在上述溶液中加入濃度為0.05~0.lmol/L的五氯化鈮乙醇溶液I~10份，繼續(xù)攪拌，充分混合； (3)將濃度為2~4mol/L的鹽酸溶液I~5份和濃度為0.4~0.5mol/L的硫酸銨溶液28~35份，加入上述聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，攪拌0.5~Ih ; (4)將聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封，置于程序烘箱中，升溫和降溫速率分別為I~2°C/min，在溫度為150~200°C的水熱處理24~48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.然后，將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于溫度80~100°C的烘箱中干燥24~48h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
2.如權(quán)利要求1所述摻鈮納米氧化鎢材料的制備方法，其特征在于該包括以下步驟: (1)將濃度為0.2~0.3mol/L的六氯化鎢溶液6~8份，置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水12~15份，攪拌使其充分溶解； (2)在上述溶液中加入濃度為0.05~0.lmol/L的五氯化鈮乙醇溶液為4~8份，繼續(xù)攪拌，充分混合； (3)將濃度為2~4mol/L的鹽酸溶液為2~3份和濃度為0.4~0.5mol/L的硫酸銨溶液28~33份，加入上述聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，攪拌0.5~Ih ; (4)將聚四氟乙烯反應(yīng)釜密封，置于程序烘箱中，升溫和降溫速率分別為I~2VMn,在溫度為170°C~180°C的水熱處理24~48h.取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫.然后，將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，置于溫度80~100°C的烘箱中干燥24~48h，獲得摻鈮納米氧化鎢材料。
3.如權(quán)利 要求1所述摻鈮納米氧化鎢的制備方法制備得到的摻鈮納米氧化鎢材料。
【文檔編號】C01G33/00GK103613140SQ201310671290
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】牟婉君, 謝翔, 李興亮, 張銳, 余錢紅, 唐惠, 周官宏, 魏洪源, 蹇源, 羅順忠 申請人:中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所